基于Mind+平台NFC麦昆小车钥匙

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  教学背景
  无人驾驶、智能车机甚至飞行汽车,那些曾经只存在于科幻中的东西,如今正在逐步走进我们的日常生活。科技的进步,使得人们的生活质量日益提高,汽车钥匙也发生了变革,从机械钥匙、云服务App远程操控到手机蓝牙钥匙,再到现在的手机NFC钥匙,科技为我们的生活带来了便利。本节课我们就利用NFC近场通信模块,制作一把神奇的NFC车钥匙,实现对麦昆小车的启动和停止。
  教学目标
  学习如何使用NFC近场通信模块;熟悉使用程序中变量创建、调用的方法;掌握数学运算模块的使用。
  教学重点与难点
  教学重点 测试NFC近场通信模块读取NFC的数值;对掌控板A、B键事件程序的使用。
  教学难点 变量的使用;数学运算取余指令的使用。
  教学过程
  一、观看视频,导入课程
  师:在学习本节课之前,我们先得搞清楚什么是NFC技术。NFC这个术语听起来很专业,但其实NFC技术早就融入了人们的日常生活。大家观看视频,能发现例如乘坐公共交通时办理的公交卡、地铁卡,还有很多小区使用的门禁卡,上述这些都属于NFC技术的范畴,而且其中不少场景从很早就开始应用NFC技术了。
  今天让我们利用NFC近场通信模块,制作一把神奇的NFC车钥匙,实现对麦昆小车的启动和停止。
  二、认识电子模块——NFC技术
  NFC全称为Near Field Communication,是一种短距离的高频无线通信技术,使用NFC技术的设备可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等。NFC车钥匙,顾名思义,就是把NFC技术运用到了车钥匙上。“车钥匙”已经从一个实物,演变成了一个概念,如图1。
  三、动手实践
  准备好掌控板、NFC近场通信模块、麦昆小车、CR123A锂电池等材料各1个,将NFC近场通信模块连接麦昆小车超声波IIC口,绿色D/T接麦昆小车超声波接口D,蓝色C/R接麦昆小车超声波接口C,黑色GND接麦昆小车超声波接口-,红色VCC接麦昆小车超声波接口+,如图2。
  打开Mind+ v1.6.4软件,连接设备COM39,然后点击软件左下角扩展,添加主控板:掌控板,再添加扩展板:麦昆扩展板,最后添加通信模块:NFC模块。
  测试NFC相关数据,模拟NFC卡运作。当检测到NFC卡时,掌控板的屏幕实时显示字符“24585fd4”;否则,掌控板的屏幕显示英文字符“no card!”,同時,在右下角会显示串口输出相关字符。
  四、程序编写
  1.明确程序算法思路
  (1)当小车NFC近场通信模块检测到手机NFC卡时,掌控板屏幕显示“24585fd4”。
  (2)当刷下NFC后,氛围灯和RGB灯点亮,闪烁3秒后,灯全部熄灭。掌控板显示:刷卡完成,小车准备启动。
  (3)按下A键,麦昆小车电门开启,小车解锁,小车前进运动;当刷下NFC后,麦昆小车停止。
  (4)掌控板显示:刷卡完成,小车停止运行。
  (5)按下B键,解锁汽车,灯闪烁3秒后,氛围灯和RGB熄灭,小车完全停止。
  (6)设置变量biaoji表示NFC模块检测车卡的次数,变量forward表示小车前进,变量stop表示关闭车灯。
  说明:当刷下NFC卡时,变量biaoji数值会发生变化。我们可设置当变量biaoji是偶数时,麦昆小车前进;当变量biaoji是奇数时,麦昆小车停止。为了程序的安全性、简洁性,我们要将初始化程序、解锁小车程序、小车停止程序封装到不同函数中。
  2.编写程序
  基于上述编程思路,我们需要将初始化NFC模块接口I2C,变量forward、 stop、 biaoji和掌控板文字显示模块等放入初始化函数程序中,如图3。打开小车电源,掌控板屏幕依次显示“Mind+”“NFC麦昆小车钥匙”“等待接受NFC指令中……”等。
  然后需要编写程序让小车判断是否检测到NFC卡片,如图4。如果检测到NFC卡片,在OLED屏的第四行,显示NFC检测到的字符模拟值“24585fd4”;如果没有检测到NFC卡片,在OLED屏的第四行,显示“no card!”。
  编写解锁小车模块程序,在Mind+软件指令区用鼠标点击“函数”;在“添加一个自定义模块”中,将函数名“积木名称”改成“车钥匙点火”;在“函数”指令区点击“自定义模块”;点击“完成”后,编写程序完成刷NFC卡实现麦昆小车启动、蓝灯闪烁3次以及按动掌控板A键使小车前进的功能,如图5。
  用同样的方法编写停止小车模块程序,创建“拔除车钥匙”这个功能函数,实现刷NFC卡麦昆小车停止、红灯闪烁3次以及按动掌控板B键使小车完全停止的功能,如图6。
  保存项目,在项目命名区将项目名称改为“NFC麦昆小车钥匙”,然后上传程序,测试NFC麦昆小车钥匙使用效果,如图7。
  五、小组展示
  学生以小组为单位,由小组长分享NFC麦昆小车钥匙项目,并进行组内自评,小组之间互评,学生通过电子教室上交作业、教师给予指导与评价。
  六、课外拓展
  教师可让学生开展课外拓展,设计一个NFC智能门禁,并结合哈士奇智能摄像头制作人脸识别安保系统。
  教学反思
  通过NFC麦昆小车钥匙项目的设计制作,学生知道了NFC技术,认识了近场通信技术的工作原理。本课例不仅综合运用了开源硬件和编程知识,还涉及了 数学知识,既锻炼了学生的逻辑思维,同时又培养了学生运用新技术改造发明的能力,提升了学生的综合素质。
  (本课件由DF创客社区推荐)
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